水文地质学水化学分析计算题

水文地质学水化学分析计算题•下面用具体例子来说明水化学分析资料的整理过程。•某水样化学分析结果具有下列成分：•Na++K+39.55mg／l•Ca2+557.49mg／1•Mg2+115.22mg／l•Cl-29.26mg／l•S042-1648.50mg／1•HC03-176.90mg／l•110℃时的千涸残余物2700.00mg／1•游离C0217.80mg／1•H2S1.48mg／l•水温41.5℃•流量５L/S•现在，对该水分析资料整理如下：•(1)换算毫克／升为毫克当量／升及毫克当量百分数•按照化学原理，毫克数与毫克当量数的关系如下式：•离子的毫克当量数=•因此，知道了水中离子的毫克数，即可由上式换算成毫克当量数。例如，所给资料中Ca2+为：557.49mg／l，换算为毫克当量／升，则为：=27.82meq／l•式中，20.04为Ca2+的当量离子的当量离子的毫克数04.2049.557用毫克／升、毫克当量／升及毫克当量％表示水分析结果离子mg／lmeq／lmeq％阳离子Na++K+Ca2Mg2+39.55657.49115.221.7227.829.484.4171.3024.29总计716.2639.02100.00阴离子Cl-S042-HC03-29,261648.50176.900.8334.322.902.1890.207.62总计1854.6638.05100.00•用同样方法可以把其它离子含量换算为毫克当量／升。换算结果见表。•知道了离子在水中的毫克当量数以后，则可根据下式计算其毫克当量百分数(通常将阴阳离子毫克当量总数各作为100％来计)：•某阴离子的毫克当量百分数•=×100％•例如，水中Cl-为0.83meq／l，则其毫克当量百分数为：••×100％＝2.18％•式中，38.05为水阴离子毫克当量总量／升。•用同样的方法换算其他粒子，换算结果见表升阴离子毫克当量总数／该离子毫克当量／升05.3883.0•(2)计算分析误差•分析误差用下式计算：•е＝×100％•式中∑k:阳离子总含量，meq／l；•式中∑a:阳离子总含量，meq／l。•将表的分析数据代入上式，则得：•е＝×100％＝1.26％•按要求，全分析时容许分析误差不超过2％，简分析不超过5％。上述分析误差小于2%,分析结果所得资料是可用的。akak05.3802.3905.3802.39•(3)计算水的各种硬度•总硬度：水的总硬度为：•H＝[Ca2+]+[Mg2+]=27.82+9.48=37.30meq／l•式中，[Ca2+]和[Mg2+]―――Ca2+、+Mg2+的含量，meq／l。•如以德国度表示，则总硬度为：•H＝37.30×2.8＝104.44HО按水的硬度分类，这种水属极硬水。•暂时硬度：计算水的暂时硬度时，需要考虑Ca2+和Mg2+的毫克当量总数与HC03-毫克当量之间的两种可能关系：•①如Ca2+和Mg2+毫克当量之和等于或小于HC03-毫克当量，即当[Ca2++Mg2+]≤［HC03-］时，则暂时硬度即等于总硬度，因为它不可能大干总硬度；•②如果Ca2+和Mg2+毫克当量之和大干HC03-毫克当量，即[Ca2++Mg2+][HC03-]时，则水的暂时硬度小于总硬度，并等于以毫克当量所表示的HC03-的含量。•因为，本水样分析结果属第二种关系，即[27.82+9.48][2.90]，所以，水的暂时硬度小于总硬度，并等于2.90meq／l或8.12HО。•永久硬度：水的永久硬度为37.30-2.90=34.40meq／l或96.32HО。(4)用库尔洛夫式表示水分析结果，并根据库尔洛夫表示式确定水的类型•地下水化学成分的库尔洛夫表示式，乃是用数学假分数的形式表示水的化学成分，其表示方法如下：离子的含量以毫克当量百分数表示，主要的阴离子按渐减的顺序排列于表示式横线之上，主要的阳离子排列于横线之下，离子含量的毫克当量百分数小于10％的在式中不表示出来。表示式的前端，表示水的矿化度(M)及各种气体成分和特殊成分(Br-、I-等)，单位为g／l，表示式的后端则表示水的温度(t)，单位为摄氏度。表示式中各成分的含量一律标于该成分符号的右下角，如C120等。至于HC03-等成分，其右下角已有原子数时，则表示式中将原子数移至右上角，如HCO379.7等等。•按照上述表示方法，本实例的库尔洛夫表示式为：••CO20.0178H2S0.0015M2.7Ｑ５••根据库尔洛夫表示式确定水的类型时，只考虑毫克当量百分数含量超过25％的离子，如果不只一种离子超过25％，则命名时将含量小的放在前面。按此规则本实例为硫酸钙型水。3.243.7142.90MgCaSOt5.41•Ⅰ型：HCO-3＞Ca2++Mg2+，在S类与Cl类的Ca及Mg组中均无此型；•Ⅱ型：HCO-3＜Ca2++Mg2+＜HCO3-+SO42-，多数浅层地下水属于此型；•Ⅲ型：HCO3-+SO42-＜Ca2++Mg2+，或Cl-＞Na+，此型为高矿化水；•Ⅳ型：HCO3-＝0。此型为酸性水，C类各组及S和Cl类的Na组中无此型。•第Ⅰ型水：HCO3-＞Ca2++Mg2+。这一型水是含有大量Na+与K+的火成岩地区形成的。水中主要含HCO3-并且含较多Na+，这一型水多半是低矿化度的硬度小、水质好。•第Ⅱ型水：HCO3-＜Ca2++Mg2+＜HCO3-+SO42-，硬度大于碱度。•从成因上讲，本型水与各种沉积岩有关，主要是混合水。大多属低矿化度和中矿化度的河水。湖水和地下水属于这一类型（有SO42-硬度）。•第Ⅲ型水：HCO3-+SO42-＜Ca2++Mg2+或者为Cl-＞Na+。从成因上讲，这型水也是混合水，由于离子交换使水的成分激烈地变化。•成因是天然水中的Na+被土壤底泥或含水层中的Ca2+或Mg2+所交换。大洋水、海水、海湾水，残留水和许多高矿化度的地下水水属于此种类型（有氯化物硬度）。•第Ⅳ型水：HCO3-=0，即本型水为酸性水。在重碳酸类水中不包•括此型，只有硫酸盐与氯化物类水中的Ca2+组与Mg2+组中才有这一型水。天然水中一般无此类型（pH＜4.0）。